KAIST 원자력양자공학과

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NQE
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석사과정 허진영, 박사과정 임성환, 박사과정 여동열 학생이 2017년 NQe 최우수 논문상을 수상하였다.



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허진영 학생(원자력 발전 및 동력 연구실, 이정익 교수)은 등온압축기를 사용한 초임계 이산화탄소 사이클의 열역학적 연구를 수행하여 그 결과를 Applied Energy에 게재하였다. 차세대 에너지 시스템으로 각광받고 있는 초임계 이산화탄소 발전 사이클의 효율을 개선시키기 위해 등온압축기를 사용하는 연구를 진행하였다. 이산화탄소의 임계점 근처에서 압축하여 압축에 필요한 일을 줄이는 것이 초임계 이산화탄소 사이클의 장점 중 하나인데, 등온압축기를 사용하게 되면 이 장점을 극대화할 수 있다. 현재 초임계 이산화탄소 사이클에 적용될 등온압축기가 아직 개발 단계에 있지만, 성능을 평가할 방법론을 제시하여 기존 사이클 레이아웃에 비해 얼마나 개선이 되었는지 보였다.초임계 이산화탄소 사이클의 고효율 특성으로 인해 앞으로 원자력, 폐열 회수, 지열, 태양열, 가스 발전에 적용되어 다양한 에너지 분야에 크게 기여할 것으로 평가된다.




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임성환 학생 (중성자 산란 및 나노스케일 물질 연구실, 최성민 교수)은 세계 최초로 서로 다른 크기를 갖는 1차원 나노입자의 바이너리 초격자체를 제조하는 연구를 수행하였고 그 우수성을 인정받아 국제 학회지인 Nature Communications에 게재하였다. 서로 다른 두 종류의 나노입자로 구성된 Binary Superlattice는 서로 다른 입자간의 집합적 상호작용을 통해 새로운 특성을 갖는 것으로 알려져, 광범위한 응용 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만 현재까지 보고된 대부분의 바이너리 초격자체는 서로 다른 직경을 갖는 구형 나노입자를 이용한 연구에만 국한되어 있고, 1차원 나노입자를 이용한 바이너리 초격자체 제조 연구는 초기 단계에 있다. 최성민 교수 연구팀은 1차원 나노입자와 서로 다른 직경을 갖는 원통형 마이셀 시스템을 이용하여 1차원 나노입자 바이너리 초격자체를 제조하는데 성공하였다. 1차원 나노입자와 원통형 마이셀의 직경비와 혼합비의 변화에 따라 서로 다른 두 종류의 바이너리 초격자체 (AB2 AB3) 가 형성될 수 있음을 소각 중성자 및 X-선 산란을 융합적으로 이용하여 밝혔다. 서로 다른 두 종류의 바이너리 초격자체는 각 입자의 엔트로피를 최대화하기 위하여 형성됨을 자유 에너지 계산을 통해 밝혔고, 본 연구의 접근법은 현재 각광을 받고 있는 금속, 반도체, 자성 1차원 나노입자의 바이너리 초격자체를 설계하는데 적용될 수 있고, 태양전지, 촉매, 분자 센서와 같은 다양한 응용분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.




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여동열 학생(원자력 및 수소 시스템 연구실, 노희천 교수)은 핵연료봉 표면 부식침적물 안에서의 냉각수 끓음 현상에 관한 모델을 개발하여 그 결과를 International Journal of Heat and Mass Transfer에 게재하였다. 이 논문은 기존에 수행된 실험연구들에서 관찰된 바와 같이 부식침적물 내에서의 끓음 현상이 뜨거운 수조에서 기포를 형성하며 물이 끓는 현상과 유사하다고 가정하여 모델을 전개하였다. 또한, 이 모델을 통하여 부식 침적물의 끓음 현상이 핵연료봉의 열전달에 주는 영향을 예측하였다. 이 모델은 부식 침적물의 끓음 현상이 핵연료봉 표면의 온도 및 주위의 냉각수 거동에 주는 영향을 예측하여, 부식침적물이 야기하는 것으로 알려진 핵연료봉 손상 문제나 출력 분포 이상 문제 등을 이해하고 예방하는데 기여할 것으로 기대된다.